内容提要：
20世纪80年代以来，从原料进入车间到纺成纱，以及织成布的各个工序都在提高自动监控水平的基础上加快了纺纱速度、缩短了纺纱生产周期，并逐步实现了许多自动生产线，纺纱生产有的实现了无人车间、无人工厂、无人工序，织造生产也在自动化进程中加快了步伐。自动化的实现及自动监控水平的实现，不仅减少了用工，提高机器运转效率，而且显著提高了半制品及成品质量，使棉纺织工业走向高科技阶段，估计再经过若干年时间，不论纺纱及织造工厂都将在自动化进程中向着更加完善、更加高级的水平发展，或许会实现无人纺纱及织造工厂。
关键词：
纺织生产自动化、自动监控、电子计算机、信息网络、智能软件
20世纪80年代以来，由于电子计算机（CIM）技术、传感技术以及变频调速技术与纺织技术进步的结合，使得纺纱工程自动化有了突破性的发展，纺纱工程的全自动化已成为事实，全自动化的织布工程虽然尚不能实现，但随着时间的推移，将使织布工程全自动化，估计近几年来得到实施。
电子计算机（CIM）技术的建立，是纺织生产自动化的最根本保证，它汇集了各种技术组合。
○1微机控制的纺织；○2在线自动控制；○3原料及半制品的自动运输；○4工厂信息网络；○5机器的智能专件系统软件。
一个环锭纺纱厂里生产所用的可自动化装置有59种，目前大约应用了45种，而普通纺纱厂的自动化程度仅为15—20%，只有12种自动化装置。
1、原料及半制品的运输：
CIM工厂中许多自动化装置用于原料的处理及运输，如从原料至生条、生条至熟条、
熟条至粗纱之间的自动化运输，这些都已有成熟的自动化运输线，甚至有的纺织厂从棉包进入到成品纱装箱出厂，整个生产过程不再需要人工介入。
目前已实现的纺纱厂自动化运输方式有：
○1将原料从空气管道中运输至梳棉机形成生条；
○2梳棉—并条之间的条筒自动运输线；
○3精梳机条卷的自动运输；
○4并条—并条之间的条筒自动运输；
○5并条—粗纱之间的条筒自动运输；
○6粗纱—细纱之间的粗纱及粗纱管的自动运输；
○7细纱—络纱机之间的连接；
○8筒子纱到打包间。
1.1原料和半制品自动化运输的投资是很大的，一个完全实现自动化运输的纺纱厂，每
一只环锭纺纱锭子的成本将增加32%，这还不包括细络联的费用，假如一个环锭纺纱厂的设备总投资是2000万美元，其中用于自动化的运输的投资将占用600万美元。
1.2不同型式的原料自动化运输装置附加的费用大不相同，主要取决于半制品的卷装尺
寸，运输体积大的卷装，如条筒、精梳卷等的附加费用为2—3%，而对于运输小的卷装，如粗纱、细纱及纱管，所增加费用约为10—12%，因此自动化运输设备的投资回收周期比生产设备购置的回收期要长一些。
1.3对于提高产品质量显著作用的自动运输线如清梳联、细络联两工序比其它工序之间
的自动化尤为重要。
1.3.1清梳联空气运输原料的过程，加强了对除杂、均匀混合及渐增开松、精细分梳的
作用，显著提高了生条质量，尤其生条重量不匀率可下降到1—1.5%左右，对控制纱线的重量偏差及内在质量起关键性的作用。
1.3.2清梳联的实现应归功于开清棉向梳棉机供应棉絮的自动给棉箱技术的实现，它是双棉箱应用压力传感器控制棉箱的棉絮密度，达到均匀喂入梳棉机，从而降低生条重量不匀率及条干不匀率的目的。
1.3.3细络联不仅节省了较多的劳动力，而且在细络联中建立起质量跟踪的自动监控系统，可以将细纱机造成的纱疵消灭在初始状态中，减少了质量事故的发生，对提高纱线质量起显著的作用。
1.4条桶的自动化运输：
1.4.1并条—粗纱，粗纱—细纱的自动化联接以及精梳条卷自动化运输，对于发展中国
家纺织工人工资较低的情况下（亚洲地区工时工资最低0.4美元，最高3元左右，日本除外），自动化运输并不那么重要，但对于发达国家劳动工人工资较高的欧美及日本等国的工人工时工资在15—25美元左右，进行自动化生产的实施，以减少用工、降低劳动成本，提高产品成本竞争力是十分必要的。目前像美国等发达国家的用工情况经过一系列的自动化改造，每4万锭纱锭用工仅为100人。世界上发展中国家吨纱用工29人，发达国家吨纱用工很少，美国仅为4人，日本为10人，件纱用工费由10—20%下降到10%以下，美国等下降到7%，与发展中国家劳动工资在成本中占的比例相接近，在国际上与发展中国家低工资成本具有竞争力，这就是发达国家实现全流程纺纱自动化运输线的真正目的之一。
目前世界上已出现无人工厂、无人车间的范例，尤其在美国新型纺纱系列中，无人工厂、车间已有不少应用。
1.4.2条桶的自动化运输是实现生条——并条——熟条——粗纱，精梳条——并条——
粗纱之间自动化联接的关键。条桶运输的主要问题是能自动区别供应的纺纱支数的生产流程，能受控于电子计算机一方面准确将各种品种、各种支数的生条、半熟条、熟条、精梳条按照需要运输到指定的贮备地点，另一方面还必须将带有一定回花、回条的条桶按照纺纱支数的路线运回到指定地点并进行自动清洗，将回花分类存放，不得混支，现代化自动条桶的自动线已实现了上述要求，对提高产品质量起到很好的作用。
1.4.3发展中国家暂时还不必要设置生条——并条——熟条——粗纱，精梳——并条—
—粗纱的条桶自动化生产线。因为这种自动生产线技术含量高、投资大，发展中国家实现条桶自动化运输收益并不高，尤其粗细联自动生产线技术比较复杂投资更高。
1.5纺纱工程自动监控技术的发展：
20世纪80年代以来，纺纱工程的自动监控技术有了很大的发展，对于提高产品质量及
生产效率起着重要的作用，如清梳联双棉箱喂入梳棉机的自动给棉系统；梳棉机棉结自动监控技术；自动磨盖板、夕林针布技术；自调盖板夕林隔距技术；自动调节后车肚落棉技术；梳并、精梳机的开环闭环及混合环的自调匀整技术；并条机粗节监控系统；粗纱机的卷绕张力监控系统；计算机控制下的四单元传动的粗纱机的牵伸卷绕系统以及自动落筒机电子防叠、张力控制系统等都已发展成熟，而且随着时间推移，许多在线监控系统还会有进一步的发展。
2、纺纱与织造的联接：
2.1把细纱工序、络筒工序联接起来，目前已经成为可能，已形成了细络联自动生产线。在全能纺织厂中筒子纱可从络纱机上经过高架运输装置，经过具有自动化功能的装置内运输到正经机工序，然后将筒子纱自动放到正经纱架上，也可贮存在贮纱站中，作为纬纱送到织机上。
2.2将筒子纱经自动运输线直接运到整经机，可降低生产费用，主要表现在三个方面：
○1取消了人工装筒子纱；○2取消了半制品中转库存；○3减少了卷装在运输过程中的损伤。
筒子纱自动运输过程的实现，将使一个3万锭纺纱厂供应300台织机每班可减少2个运输工。与自动化生产线的一系列自动化的投资相比较，显然是不合算的。
3、自动化织造将在近期经过努力会成为现实：
3.1织造工厂共有6个生产工序，包括络纱、整经、浆纱、织造、检验及成包等，这中间共有16个自动化点，其中12个是半制品的处理加工及运输，仅有4个点用作机器自身的自动化，其中浆纱及织机自动程序控制如自动喷气织机断头的自动寻纬、自动修复、开机、自动经纱断头检测及定位，电子计算机对织机本身的自动控制等。
3.2在自动织布厂里，2—3台浆纱机可供应200—300台高速无梭织机，现代化织造工程中它实现了快速换织轴的技术，因此需要在上织机之前，浆纱与织机之间贮备一定数量的织轴，一般贮备量应是供应织机1—2天的经纱用量。
3.3织机的自动化是逐步进行的，首先应用电子计算机使织机的许多操作功能自动化，并与输送经轴，纬纱筒子联通。第二步，是能处理纬纱断头，实现电子寻纬、断纬修复、自动开车、电子送经、电子卷取等，以保障织机的效率及产品质量。目前新型织机大都已完成了快速换轴、自动纬纱、断纬修复、电子卷取、电子送经等自动监控技术，使喷气织机、箭杆织机进一步走向织机本身的自动化。第三步，进一步研究发展半制品运输的自动化。
3.4自动结经机是经纱方面织机自动化的重要手段之一，不需要人工穿经、结经，但在实践中自动结经机仍存在误结的现象，因此，使用结经机固然可提高织机使用织轴的效率，但仍然有必要应用人工对自动结经机上的工作进一步定期的整理，即三结一穿或三结二穿的人工辅助整理的过程。
3.5电子计算机技术使织机本身实现三个方面的自动化，即监测织机运转性能；织机工艺参数的自动调节；优化织机性能。
3.5.1织机伟向停台的自动处理：
织造自动化使用最早而且使用最广的是纬向停台的自动处理，其发展分两个阶段：首先是纬向停台，纬纱没发生断头仍在梭口中，其次是引起纬向停台的纬向断头，断头发生在梭口中或经纱织口的后面，目前这些检测引起织机纬向停台的技术都已十分成熟。
喷气机上的纬向停台中，自动寻纬、自动修复、自动开车的技术可以处理60—70%的纬向停台，从纬停到修复开车占用的时间为30—45秒，因此纬向停台占用的时间很少，如果每台自动监控技术增加2000美元，需要2—3年时间回报。
3.5.2自动处理经向停台：
修复并重新启动经向断头引起的停台的技术比纬向停台的处理要复杂的多，第一阶段必须实现经纱断头自动定位及启动，这项技术已在新型喷气织机上普通应用，由于该项启动系统很快，因此会显著减少经向停台时间。
由于经向断头定位，减少了织布工找头的时间。新的自动化装置不仅可将断头定位，而且提供断头信号指示，便于挡车工找头、结头、穿引及启动，节省了许多时间。
对于经纱断头自动修复、自动启动开车等项动作，完全实现自动化在经济上是否合算的问题，尚要进一步研究，因为经纱定位、结头、重新穿纱及自动启动等动作是十分复杂的，而且这些机构耗用费用比较昂贵。在正常状态下每10万纬经纱断头数约为1—2次，即每台织机几个小时才断一根，因此完全可用人工进行处理，不必要应用这种昂贵的自动化技术，因此经纱断头的自动化处理技术是否必要，尚需要研究。
3.6自动换轴：
全自动换轴技术尚未实现，但在许多种织机上早已实现了半自动快速换轴技术。快速换轴一方面是节约时间、简化结经动作，也有更换织物品种的任务，目前在许多先进的喷气织机的生产运行中已推广应用了这项新技术。
3.7自动落布：
一种自动导向的落布车AGV（Auto mated Guided Vehicles）系统。可自动装卸织机上落下的布并自动运输到贮存地点，它具有全自动功能，不需要人工帮助。而且落布过程不需要停台。AGV自动导向车上装有机器人，可以完成落布、切断生头等全部动作，这种自动落布机构比较精美完善，但价格较昂贵，每台织机要增加4000——6000美元。由于实现了自动落布，而且落布过程不必停车，因此减少了织机停台时间，提高了织机的效率。
3.8自动换纬：一台布机如果实现全自动换纬装置，费用将增加5000——8000美元。如果纬纱的卷装尺寸进一步增大，一个筒子纱在织机上可用到24—48小时，那么需要1—2天才换一次纬纱，因此自动换纬的作用就不那么重要了，因此，自动换纬技术可以不必采用。
3.9自动验布：乌斯特公司向纺织企业推出了全自动验布机，它可以取代人工，自动验布并分等、开剪，对疵点打标签，验布工在1小时内最多发现200个疵点，人工验布集中力最多维持20—30分钟，超过这个时间验布会产生疲劳，验布速度仅为5—20米/分，超过这个速度会出现漏验。
自动验布机是依靠光源的反射及导光作用进行验布的，正常的验布速度可达到120米/分，靠终端控制系统工作的，被验出的疵点在荧屏上即能显示报告，速度快捷简便，能适应高频率疵点或很少发生的新疵点并具有记忆功能，可计算处理250个疵点。
应用自动验布机可对织物进行分级，并进行受检织物疵点的统计记忆贮存的功能，自动验布机使对织物的检验走向自动化的道路，相信经过一定时间的继续努力研究，自动验布技术会走进纺织企业中，形成自动化的重要环节之一。
即使织造工程全部采用现代自动化技术，工厂里仍然需要一定数量的劳动力，劳动力的数量将比传统的织造工程要减少50—70%，由于一般劳动费用占整个织造费用的25%，因此降低织造成本8—12%。
4、纺织生产的信息化网络技术：
4.1国外许多纺织厂可经过计算机双向通讯，从网络中直接调配纺纱原料，了解原棉质量情况，实现对纺纱生产的原料控制，根据纺纱品种、纱支可直接与供应商从网络中调配原料的等级。
4.2双向通讯是目前纺织生产中广为应用的电子技术，几乎每台机器上都设有荧光显示屏，一方面可以及时反映运转生产中的许多生产技术数据，如速度、产量、停台时间及频率，生产效率及有关生产工艺数据；另一方面可实现人机对话，经过荧屏的双向对话，设置与改变有关生产工艺数据等。
4.3织造工程的网络信息数字化管理已达到了三级，即机器本身的自动显示运转的有关数据及人机对话，并可与工厂信息中心联成整体电子网络信息化通讯管理。此外，还可以向设备制造中心实现信息网络通讯，实现关于机器的使用及伺服的人机对话网络，目前有的喷气织机的人机对话网络已经与乙太网络系统联接，实现远程的快速织机运转技术及配件的信息反馈，生产单位可通过电子计算机直接与机器供应商见面，快速解决生产中遇到的问题。
5、纺织机器的智能化技术的发展：20世纪80年代以来，由于电子计算机技术，传感技术及变频调速技术与纺织技术的结合，出现了许多智能化管理体系，如生产自动化运输程序控制体系和在线棉结监控技术，梳棉机在线自动磨针技术、自动调盖板隔距技术以及自动控制刺毛辊区的落棉技术；电子计算机控制下的粗纱机四单元传动技术；自动络纱机在线纱线疵点检测分级技术；电子计算机控制下的浆纱机七单元传动技术；喷气织机的织造质量的自动监控体系等都是智能化技术在纺织技术设备上的应用。由于智能化技术的发展，出现了许多在线检测技术及高科技的大容量的离线检测技术，如HVI、AFIS棉花性能检测仪，USTER纱线质量条干检测仪，TENSOJET高速单纱强力检测仪，使得纺纱与织布的产品质量得到大幅度的提高，不久的将来由于智能化技术的发展会出现许多自动监控的专家体系，不需要人工介入，使纺织生产步入更高的高科技的水平。
结束语：
纺纱工厂的自动化技术已发展到很高的阶段，发达国家棉纺企业工序之间的自动化连接以及本机的自动化监控水平的提高，使纺纱生产走向全自动化，实现了少用工或不用工的自动化生产线，产品质量及生产效率有很大提高，相对于发展中国家，由于劳动费用比发达国家低廉的多，因此，发展中国家对于纺纱工程实现全自动化，要根据实际需要加以选择，像清梳联及细络联不但节约了用工，而且对提高产品质量起十分重要的作用，与粗细联、并粗联及全自动化运输等相比较，投资少得多。因此应作为发展中国实现自动化生产线的首选，其它自动生产线可暂不考虑。
织布工程实现全自动生产线比纺纱工程的自动生产线难度要大一些，像喷气织机本身实现自动化的费用比机器本身增加26—38%的资金，但织机本身的自动监控技术的发展即提高了织机效率又对提高织物质量起显著作用。织机本身全自动化受经向断头的修复及穿引钢筘的人工辅助的限制，暂时还没有很好的解决。其它像快速半自动换轴、自动落布、自动验布，虽然都有节省用工的优点，但相对于这些技术上的投资来说，节约人工的意义并不显著。
织造工序半制品自动化运输的自动生产线，尚需要进一步研究改进，即要考虑节省人力，又要考虑实现自动化资金的投入，对于发展中国家的企业，应以提高产品质量为主要目的，进一步实现单机本身的自动监控技术水平的提高。
实现生产线自动化及自动监控水平的提高应该是以大卷装、高速度，加速生产物流周期、缩短工艺流程及提高产品质量为中心的技术进步；此外，节约用工、减少劳动成本比例、提高产品成本的竞争力方面，要根据企业用工劳动成本的情况而定。发达国家比较重视减少用工的问题，而发展中国家力求减少装备投资费，提高产品质量以及加快工艺流程的生产速度为主要目的。
在发展企业自动化生产及自动监控水平的提高上，要特别注意发展纺织生产的在线和离线检测技术以及电子计算机网络化信息管理技术，努力提高企业的科技管理水平。
随着世界科学技术的发展以及纺织市场竞争，棉纺织企业自动化以及自动监控水平会进一步得到发展。据报导，美国计划在2050年左右，会向市场推出一步纺纱及一步织布的高科技新的纺纱技术，使传统纺纱工艺面貌为之一新。
在新型纺纱系统中，已取消了并条机、粗纱机、环锭细纱机及自动络纱机等四个工序，大大缩短了工艺流程，这也是今后棉纺织工业发展的一个重要方向。
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